地热水管道不锈钢管材腐蚀与结垢试验

在模拟流动地热水环境装置中,分析了不锈钢管材在50℃条件下的表面腐蚀与结垢行为,探讨了不锈钢表面腐蚀与沉积结垢对地热水中离子浓度、自腐蚀电位和质量的影响.研究表明,不锈钢管表面有呈针状堆积的结垢物(主要为CaCO3),而且发生了点腐蚀,腐蚀坑密度随流动地热水作用时间的延长而增加.由于不锈钢表面的点腐蚀、沉积结垢物及流动模拟地热水的冲刷导致的结垢层脱落等过程的影响,模拟地热水溶液中的Ca2+,Mg2+浓度明显下降,至600 h后基本稳定;不锈钢材料的自腐蚀电位在试验前350 h上升,而后稳定在约0.044 V;其质量由于流动模拟地热水的作用表现出不断增加的趋势.     

模拟地热水环境中304不锈钢管材的结垢与腐蚀电化学行为

基于地热水输送过程中金属管道材料出现的腐蚀结垢问题,研究了模拟地热水(我国中部平原地热水的环境条件)中304不锈钢管材的结垢和电化学腐蚀行为. 结果表明,304不锈钢管在模拟地热水环境中的结垢过程分为结晶成核和晶核生长两个阶段,结晶成核阶段消耗结垢离子的速度比晶核生长阶段更快,304不锈钢管道表面结垢层的微观形貌为不规则的"稻草"状,地热水温度的变化促进了304不锈钢材料在模拟地热水中的点蚀敏感性,其表面钝化膜的保护性也随地热水温度的升高而降低.     

正置同轴旋转圆台环隙流场动力特性

实施色流显示试验和粒子图像测速(PIV)流场测速试验对环隙流场动力特性进行定性及定量分析,揭示内圆台转速和环隙宽度对环隙流动特性的影响.通过解析速度场获取环隙径向速度及涡量分布、时均流场、雷诺应力等关键流场信息,在泰勒涡演变周期性规律的定性认知基础上研究泰勒涡动力机制.试验结果表明:当环隙宽度不变时,随着内圆台转速增大泰勒涡演变周期缩短;当转速为9.38 r/min时,涡B1出现先分裂后又融合的特征,体现为环隙流场稳定性减弱;当转速为9.38～20.68 r/min时,静压力主导流动状态形成弧形向内流动趋势;当转速≥24.44 r/min时,环隙内形成弧形外向流动趋势,说明离心力主导当前流态;雷诺应力随转速增大而增大,且雷诺径向正应力雷诺轴向正应力雷诺切应力.当内圆台转速不变时,随着环隙宽度增大泰勒涡稳定性先增后减;各工况下环隙流态主要呈现弧形内向流动趋势,说明环隙流场中的静压力总是大于离心力.     

冷加工对316L不锈钢裂尖力学特性的影响

采用弹塑性有限元软件的子模型技术,研究了核电压力容器高温水环境中冷加工程度对316L不锈钢应力腐蚀裂纹尖端应力应变状态和断裂参量的影响,并结合316L不锈钢在不同冷加工程度下屈服强度、杨氏模量、硬化指数和偏移系数的变化规律,对比冷加工程度对微观裂纹尖端应力腐蚀开裂速率的影响,发现冷加工程度不同,材料的力学参数不同,进而影响应力腐蚀裂纹尖端Mises应力、等效塑性应变、拉伸应力、拉伸应变的分布状态和裂尖J积分变化规律。结果表明:不同冷加工程度引起316L不锈钢材料力学性能的变化会改变应力腐蚀裂纹裂尖应力应变状态和断裂参量的分布规律,当应力强度因子一定时,随着冷加工程度的增大,应力腐蚀裂尖Mises应力增大,而裂尖的等效塑性应变减小,同时应力腐蚀裂尖的拉伸应力随着冷加工程度的增大而增大,而拉伸应变随着冷加工程度的增大而减小,裂尖J积分随着冷加工程度的增大而增大,冷加工程度的增加在一定范围内加剧了高温高压水环境中316L不锈钢应力腐蚀开裂速率。     

河南省东部平原地热水结垢与腐蚀评价及防护技术的研究

腐蚀与结垢是地热开发利用中普遍存在的问题.通过对河南省东部平原地热水的结垢与腐蚀趋势的评价,针对会发生腐蚀与结垢的各热储层地热水提出了相应的防护技术—选择不同供暖形式防腐与诱垢载体除垢.     

炭素回转窑产量影响因素的实验研究

建立了回转窑实验装置,通过冷态实验研究了回转窑转速、斜度、内径、窑尾挡料圈高度等操作参数和结构参数对物料停留时间及回转窑产量的影响.结果表明,当转速小于4 r/min时,物料停留时间缩短程度显著,高于4 r/min时,缩短趋势平缓;随着窑斜度和窑尾挡料圈高度的增加,物料停留时间同样缩短;窑产量随着转速、斜度和窑尾挡料圈高度的增加而增大;当转速小于3 r/min时,窑产量增幅明显,高于3 r/min时,窑产量的增加程度降低;随着窑尾挡料圈高度的增加,窑产量增加显著;同时加料管的安装位置对回转窑的产量也有较大的影响.     

板式换热器冷却水污垢影响因素权重及结垢机理

通过更换BR0.015F型波纹板式换热器的不同几何参数的板片,改变冷、热水的入口温度与冷却水流量等途径,实验监测了其污垢热阻并测定了水质与运行状况特征参数,以灰色关联分析法计算了几何结构、水质、运行状况等因素对结垢的影响权重。结果表明在这些特征参数中,对结垢影响最大的为流速,最小的为溶解氧。并从流动与传热传质角度简要分析了该波纹板式换热器的几何结构要素(波纹节高比、波纹倾角)影响结垢的机理:波纹节高比的增加导致冷却水中结垢成分沉积且节点处剪切应力减小弱化了污垢剥蚀,最终结垢;波纹倾角的增大,板间流动渐变为"曲折流",故局部沉积增加,垢阻增加,而交叉成的流体漩涡会增强节点处剪切应力、增大其后流速,故节点处的污垢剥蚀加强,垢阻减小。     

考虑时变啮合刚度的船用高速斜齿轮动力学特性分析

为了研究时变啮合刚度对船用斜齿轮传动系统动力学特性的影响,以某船用高速斜齿轮副为研究对象,首先建立了考虑时变啮合刚度的斜齿轮弯-扭-轴耦合动力学模型,并采用改进的基于承载接触分析(Loaded Tooth Contact Analysis,LTCA)的时变啮合刚度计算方法,计算并拟合出时变啮合刚度曲线;然后分析了特定时变啮合刚度激励条件下转速升高对系统振动情况的影响,以及9 000 r/min和12 000 r/min时不同时变啮合刚度激励下的系统振动特性。分析结果表明,时变啮合刚度激励下,在非共振区转速变化对系统振动特性的影响不显著。齿轮副平均啮合刚度值增大会使振动幅值减小,但共振转速会发生改变,即系统固有频率会发生改变,另外时变啮合刚度波动幅值增大会使振动加剧但不改变系统固有频率。本文研究可为高速斜齿轮传动的设计和工程应用提供一定的参考依据。     

天然海水润滑下不锈钢316L与PEEK450CA30的摩擦磨损性能

为了寻找适合于低速大扭矩水液压马达配对副的材料,采用MMU-5G屏显式高温材料端面摩擦磨损试验机考察不同转速、不同载荷下,摩擦副316L-PEEK450CA30在海水中的摩擦磨损性能,并借助OLYMPUS-SZX体式显微镜对试样的磨损表面进行形貌观察。结果表明:在转速和载荷比较低的情况下,摩擦副316L-PEEK450CA30的摩擦系数较小,磨损性能较好;当转速或载荷增大时,摩擦副的摩擦系数和接触面的磨损情况会急剧增大。在转速300r/min、载荷100N和转速100r/min、载荷300N的情况下,摩擦副316L-PEEK450CA30还会发生轻微的黏着磨损。最后得出,当转速为100r/mim、载荷为100N时,对偶副间的摩擦系数最小,耐磨损程度最好,适合作为低速大扭矩水液压马达的对偶副材料。     

3D打印UV与ABS材料仿生表面摩擦学性能

对在干摩擦条件下仿生表面对摩擦副的作用机理与影响规律进行了研究.实验以光敏树脂(UV)和丙烯腈-苯乙烯-丁二烯(ABS)2种高分子材料为样品,利用3D打印技术分别加工出具有仿生表面与光滑表面的试样.干摩擦条件下,在摩擦磨损试验机上进行球-面摩擦磨损实验,测量UV与ABS的摩擦系数与磨损量,并用激光共聚焦显微镜与体视荧光显微镜观察磨损表面.研究结果表明:载荷与转速的改变会引起摩擦系数与磨损量的变化.UV仿生表面在3 N载荷与200 r/min转速、5 N载荷与200 r/min转速和3 N载荷与400 r/min转速工况下平均摩擦系数分别为0.534、0.598和0.642;在5 N载荷下相较3 N磨损量提高了40.0%,在400 r/min转速下相较200 r/min磨损量提高了185.5%.ABS仿生表面在3 N载荷与200 r/min转速、5 N载荷与200 r/min转速和3 N载荷与400 r/min转速工况下平均摩擦系数分别为0.336、0.346和0.378;在5 N载荷下相较3 N磨损量提高了2.69%,在400 r/min转速下相较200 r/min磨损量提高了12.5%.UV样品为粘着磨损,而ABS样品黏着磨损为主,伴随有磨粒磨损.     

高速逆流色谱制备雷酚内酯异构体的研究

以选定的溶剂体系为基础,研究温度、转速对高速逆流色谱技术分离制备雷酚内酯异构体工艺的影响。研究结果表明,在选定的溶剂体系(正己烷∶乙酸乙酯∶甲醇∶水=2∶3∶3∶2,V/V/V/V)下,流动相流速为2.0 mL/min时,正向洗脱,分离较佳的恒温水浴循环水温度为25.0℃、转速为800 r/min,此时管柱内固定相的保留率为60.0%,管路工作压力为0.15 MPa。     

双层桨叶搅拌罐内固液混合均匀度研究

为提高工程中双层搅拌罐的搅拌均匀性,使用ANSYS Fluent,通过Euler多相流模型以及标准k-ε 的湍流模型对双层桨叶搅拌罐内固液混合过程进行模拟。分析了不同转速、桨叶的直径和桨叶间距离对搅拌罐内固液混合均匀度影响,并结合罐内速度对固液混合过程进行定量分析。结果表明：当转速低于300 r/min时,搅拌罐内不会出现均匀悬浮,当转速为300、400 r/min时,出现完全离底悬浮,继续增大转速反而降低搅拌效果;当桨叶直径为0.5 D时,搅拌罐内固相分布均匀性好;当桨叶距离为390 mm,J1型桨叶的固相有较好的悬浮,当桨叶距离为440 mm,J2型桨叶的固相有较好的悬浮;当距离大于440 mm时,固相大多沉积在搅拌罐底部;桨叶直径和桨叶数量对 几乎没有影响,转速对 影响较大;在J1型桨叶组合,转速为400 r/min、桨叶距离为390 mm时的 最低;在J2型桨叶组合,当转速为300 r/min、桨叶距离为440 mm时的 最低;转速为300 r/min时J2型桨叶搅拌更好,转速为400 r/min时,J1型桨叶搅拌更好。在最佳参数组合下,搅拌24 s即可达到最好的搅拌效果。     

撞击位置与风扇转速对鸟撞过程的影响

鸟撞航空发动机风扇叶片严重威胁航空发动机的运行安全.对绿头鸭进行CT扫描,通过光滑粒子流体动力学(SPH)法建立绿头鸭真实鸟模型.将真实鸟模型及传统鸟体简化模型撞击平板仿真结果与Wilbeck真实鸟撞击平板试验结果对比,验证了真实鸟模型的准确性.对比分析了鸟撞静止风扇叶片与鸟撞旋转风扇叶片条件下鸟体及风扇叶片的瞬态冲击响应;选取836 r/min、1 984 r/min、3 344 r/min及3 772 r/min4个典型风扇转速研究了风扇转速对鸟撞过程的影响;分别选取1/6、2/6、3/6、4/6、5/6叶高位置为撞击位置,研究了撞击位置对鸟撞过程的影响.结果表明:叶片旋转对撞击过程中鸟体被切割块数、单个鸟块质量及受冲击叶片数量有直接影响,不考虑叶片旋转条件下的接触力、叶根应力、前缘应力等值明显低于考虑叶片旋转条件,使得对叶片应力及损伤预估偏保守,不利于叶片强度设计,因此在研究鸟撞过程中对叶片旋转运动应予以考虑.836 r/min转速下鸟体与叶片相互作用方式与其他转速有明显区别,836 r/min转速下鸟体动能减小,其他转速下鸟体动能增加,且鸟体动能增量随转速增大而增大;836 r/min转速下前缘应力峰值要大于1 984 r/min转速,其他转速下,前缘应力峰值随转速增加而增大;接触力、叶根应力随转速的增大而增大.随撞击高度的增加,在撞击点相对速度及叶片扭转角共同作用下,接触力、鸟体动能增量、叶根应力峰值、鸟体动能、叶片前缘应力均呈先增大后减小趋势,撞击3/6叶高位置时前缘峰值应力及鸟体动能增量最大,撞击4/6叶高位置时叶根峰值应力及接触力最大.     

基于EDEM-FLUENT耦合的滚筒冷渣机颗粒轴向扩散运动

基于欧拉-拉格朗日、离散单元法理论,利用EDEM-FLUENT耦合方法,考虑了气相对颗粒的相互作用,以及颗粒与颗粒之间的碰撞,对滚筒冷渣机六棱形冷渣管料床中灰渣颗粒轴向扩散进行了数值模拟分析,得出了灰渣颗粒在填充度25%,颗粒滚落状态下的动态休止角θd=29°,安装倾斜角3°工况下,轴向扩散运动随滚筒转速n(5 r/min ~ 10 r/min)、颗粒粒径d(1.5 mm ~ 3.5 mm)的变化规律。实验结果表明：当粒径一定时,轴向扩散系数随着转速n的增大而增大,相比5 r/min转速,10 r/min转速下颗粒轴向扩散系数增大了23.6%;当滚筒转速一定时,轴向扩散系数随着粒径的增大而增大。粒径d从1.5 mm增加到3 mm及3.5 mm时,轴向扩散系数分别增大了3倍和7.06倍。轴向扩散系数越大,颗粒轴向运动就越剧烈,滚筒出力越强,炉渣处理效率越高。     

螺杆转速和机筒温度对加工聚丙烯的影响

分析工艺条件对螺杆注射加工聚丙烯的影响.在不同螺杆转速和机筒温度条件下,使用有限元法数值计算螺杆头为35°锥角且带止逆环的注射螺杆流道内熔体的三维非等温流场.分析了熔体的温度、剪切应力、黏度和黏性热.研究结果表明,在塑化过程中,当螺杆转速由45 r/min提高到105 r/min时,熔体的最大流速、剪切应力和黏性热分别增大了1.60,0.41,2.00倍.当机筒温度从573 K降低100 K时,塑化时熔体的最大速度减小了0.011 m/s,熔体的最大剪切应力、黏性热和熔体黏度分别增加了1.13,1.15,6.39倍;注射时熔体的最大流速减小了0.359 m/s,熔体的最大剪切应力、黏度和黏性热分别增大了1.32,2.40,1.87倍.     

声空化作用下城市污水在碳钢管内结垢的研究

分析管道积垢对换热器的影响,研究换热管道污垢随时间的增长特性,并分析其形成过程;探讨各种因素下声空化技术在管道中的阻垢除垢效果.实验结果表明:换热光管在第5天时结垢量开始明显增大,直到第14天左右达到稳定;相同时间条件下,流速越大结垢率越小;当流速一定,超生作用时间为50 min时,防垢率可达到50%;超生作用时间一定时,防垢率并不是一直随着流速的增大而增大.     

压力管道金属材料焊接接头的流动加速腐蚀性能

通过温度、压力、流速可控的流动加速腐蚀实验机,模拟某冷凝水管线工况,对20钢分别与20钢、Q345R钢和304不锈钢焊接接头的流动加速腐蚀性能进行研究。通过扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对腐蚀产物进行表征。结果表明:腐蚀速率从大到小依次为20钢-20钢、20钢-Q345R钢、20钢-304不锈钢;相对于20钢母材,3种焊接接头的腐蚀电流均变小,腐蚀电位均向正方向偏移,构成电偶腐蚀时加速了母材的腐蚀速度。在介质流动的状态下,20钢-20钢焊接接头腐蚀产物膜为柱状,20钢-Q345R钢焊接接头腐蚀产物膜为分层片状结构,20钢-304不锈钢焊接接头腐蚀产物为网状结构,其覆盖率从大到小依次为20钢-Q345R,20钢-304不锈钢,20钢-20钢。     

高速钻削复合材料加工参数对粗糙度影响研究

文章研究了碳纤维复合材料高速钻削过程中主轴转速、进给量和刀具刀尖角对孔壁表面粗糙度的影响,建立了孔壁表面粗糙度BP神经网络预测模型。结果表明:粗糙度随主轴转速的增加先增大后逐渐减小,在主轴转速为8 500r/min时,孔壁表面粗糙度最大;在进给量小于0.1mm/r,粗糙度随进给量增大而增大,关系曲线呈一阶线性关系,在进给量增大到0.1mm/r后趋于平稳;孔壁粗糙度随着钻头刀尖角的增大而逐渐减小。构建BP神经网络模型对孔壁表面粗糙度进行预测,得到的结果与实验结果基本一致,表明其可以有效地预测孔壁表面粗糙度的变化。     

脉冲式增压器增压特性研究

由于深井、超深井数量的增加,传统机械式钻头破岩钻井已无法满足钻井效率需求。为此设计了脉冲式增压器用以提高深井、超深井钻井效率,降低钻井成本。基于所设计的增压器的结构和工作原理,考虑螺杆转速、高压喷嘴直径、钻井液密度和冲程等因素对增压效果的影响,建立数学模型。在此基础之上,考虑脉冲式增压器不发生自锁的条件,并分别分析转速、钻井液密度、高压喷嘴直径和冲程对增压频率、喷嘴流速和增压压力的影响。得到增压器各影响因素与增压特性之间的关系。旨在为设计的增压器提供理论支撑与优化依据。结论认为:高压喷嘴流速和增压压力随着螺杆转速、冲程的增大而增大,并且增压特性较好。随着高压喷嘴直径的增大出口流速和增压压力明显降低,增压能力明显变弱。随着钻井液密度增大,出口流速和增压压力稍微增大,其对增压特性影响不明显。喷嘴高压射流频率仅受转速影响,随着转速增大而增大。要想获得较好增压特性,螺杆转速应不低于100 r/min,活塞行程不低于25 mm,高压喷嘴直径不大于1.4 mm。     

超重力旋转床转子填料形状对传质系数的影响

以水吸收空气中的丙酮为体系,不锈钢丝网为填料,实验研究了超重力旋转床转子填料形状对体积传质系数的影响。考察了转子形状在不同转速n、气量Vg、液量VL下的吸收效果。研究结果表明:在转速为630 r/min,液量为100 L/h,气量为2 m3/h时,薄转子是厚转子单位体积填料体积传质系数的2.1倍;在转速为630 r/min液量为100 L/h,气量为2.5 m3/h时,薄转子是厚转子单位体积填料体积传质系数的2.3倍;说明在填料体积相近的情况下,转子填料做成半径大、厚度小的形状,有利于传质过程。